(57)【要約】【課題】フッ素系樹脂からなる絶縁被覆層が変形することなく、膜厚が１０μｍ以下で体積抵抗率の低いシールド層を形成可能な極細同軸ケーブルの製造方法を提供する。【解決手段】中心導体２２の周囲に絶縁被覆層２３、シールド層２４、ジャケット層２５を有し、シールド層２４が金属微粒子分散ペーストを絶縁被覆層２３に被覆・焼成して得られる金属微粒子の焼結体からなる極細同軸ケーブルの製造方法において、金属微粒子分散ペーストとして、２４０℃以下の焼成温度で３０分以上加熱したときに、体積抵抗率５μΩ・ｃｍ以下の金属被覆を形成可能なものを用い、金属微粒子分散ペーストを絶縁被覆層２３にダイス塗布した後、これを管状焼成炉４で加熱焼成してシールド層２４を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体の周囲に絶縁被覆層、シールド層、ジャケット層を有し、前記シールド層が金属微粒子分散ペーストを前記絶縁被覆層に被覆・焼成して得られる金属微粒子の焼結体からなる極細同軸ケーブルの製造方法において、
前記金属微粒子分散ペーストとして、２４０℃以下の焼成温度で３０分以上加熱したときに、体積抵抗率５μΩ・ｃｍ以下の金属被覆を形成可能なものを用い、該金属微粒子分散ペーストを前記絶縁被覆層にダイス塗布した後、これを管状焼成炉で加熱焼成して前記シールド層を形成することを特徴とする極細同軸ケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記絶縁被覆層がフッ素系樹脂からなり、該絶縁被覆層に塗布した前記金属微粒子分散ペーストを、前記フッ素系樹脂の融点よりも２０℃以上低い温度で焼成する請求項１記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁被覆層がフッ素系樹脂からなり、該絶縁被覆層に塗布した前記金属微粒子分散ペーストを、前記フッ素系樹脂の融点よりも１５℃以上２０℃未満低い温度で焼成し、かつ、その焼成時間を６０秒以下とする請求項１記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁被覆層がフッ素系樹脂からなり、該絶縁被覆層に塗布した前記金属微粒子分散ペーストを、前記フッ素系樹脂の融点よりも１５℃未満低い温度で焼成し、かつ、その焼成時間を３０秒以下とする請求項１記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁被覆層が、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）からなる請求項１〜４いずれかに記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属微粒子分散ペーストを被覆・焼成することによりシールド層を形成する極細同軸ケーブルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機器や携帯電話用として極細同軸ケーブルが広く用いられている。図３に示すように、従来の極細同軸ケーブル３０は、金属細線を撚り合わせた中心導体３１の外周に、フッ素系樹脂押出しによる絶縁被覆層３２、金属細線横巻きによるシールド層３３、フッ素系樹脂押出しによるジャケット層３４を順次形成してなる。
【０００３】
この極細同軸ケーブル３０の用途の一例として、医療機器用プローブが挙げられる。医療機器用プローブは、極細同軸ケーブル３０が数１００本束ねられた構造をしており、次世代製品では、現行のプローブ外径と同等のままで高周波伝送特性を向上することが求められている。心線（極細同軸ケーブル３０）を高密度化することでこの要求を満足することができるが、そのためには極細同軸ケーブル３０の細径化、特にシールド層３３の薄肉化が必須である。
【０００４】
しかしながら、従来の極細同軸ケーブル３０では、金属細線を横巻きすることによりシールド層３３を形成しているため、シールド層３３の厚さが最薄品でも１０μｍ以上となってしまい、シールド層３３の薄肉化が困難であった。さらに、シールド層３３に用いる金属細線の径が細くなるほど横巻き作業における手間が増えるため、製造速度が遅くなり、低コストでの製造は困難であった。
【０００５】
そこで、特許文献１では、フッ素系樹脂からなる絶縁被覆層の表面に、金属微粒子の焼結体からなる層厚１０μｍ未満のシールド層を形成する極細同軸ケーブルの製造方法を提案している。
【０００６】
具体的には、金属微粒子分散ペーストのミストやペースト浴中を通過させて絶縁被覆層に金属微粒子分散ペーストを塗布し、１７０〜２３０℃、より好ましくは１７０〜２００℃という低温で焼結処理を行うことで、シールド層を形成している。このように、シールド層を金属微粒子の焼結体で形成することにより、シールド層の薄肉化が可能となり、極細同軸ケーブルの細径化、および製造コストの抑制が可能となる。
【０００７】
また、特許文献１では、金属微粒子分散ペーストとして、金属ナノ粒子（例えば、平均粒径５ｎｍ）と金属粉末（例えば平均粒径５μｍ）の金属微粒子混合ペーストについて検討しており、形成されたシールド層は金属粉末群の焼結体の隙間を埋める位置に金属ナノ粒子群の焼結体が配設される。他にも金属ナノ粒子のみが分散されたペーストなど、低温焼結処理できる金属微粒子分散ペーストであればいずれも適用が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９４５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、金属微粒子分散ペーストを焼成処理する際の温度を高くすると、図４に示すように、焼結時に絶縁被覆層４１のフッ素系樹脂が熱膨張してしまい、シールド層４２を開裂してしまうおそれがある。そのため、特許文献１では、焼成温度（焼結処理温度）を１７０〜２３０℃と非常に低く設定することで、焼成時における絶縁被覆層４１のフッ素系樹脂の変形を抑制している。
【００１０】
しかしながら、上述の従来方法では、焼成温度を非常に低く設定しているため、低温で膜厚数μｍ〜１０μｍのシールド層を形成できる金属微粒子分散ペーストを用いる必要がある。このような金属微粒子分散ペーストを製造するためには、金属微粒子の表面処理等に高度な製造プロセスが必要となり、さらに製造された金属微粒子は凝集しやすい性質となってしまうため、コスト面や管理面で問題が生じる。
【００１１】
また、通常の金属微粒子分散ペーストは、絶縁基板上の配線形成などに使用されるため、焼成時間は３０分〜６０分を想定しているが、極細同軸ケーブルの製造では、製造速度を速くするために、１分以下の短時間加熱による焼結が求められる。したがって、このような短時間で焼結可能な金属微粒子分散ペーストが持つべき特性を明らかにした上で、極細同軸ケーブルのシールド層形成に適した金属微粒子分散ペーストを用いる必要がある。
【００１２】
さらに、シールド層の電気抵抗は、極細同軸ケーブルのシールド特性を向上するためにできる限り低くすることが望まれており、体積抵抗率の低いシールド層を有する極細同軸ケーブルが要求されている。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、フッ素系樹脂からなる絶縁被覆層が変形することなく、膜厚が１０μｍ以下で体積抵抗率の低いシールド層を形成可能な極細同軸ケーブルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、中心導体の周囲に絶縁被覆層、シールド層、ジャケット層を有し、前記シールド層が金属微粒子分散ペーストを前記絶縁被覆層に被覆・焼成して得られる金属微粒子の焼結体からなる極細同軸ケーブルの製造方法において、前記金属微粒子分散ペーストとして、２４０℃以下の焼成温度で３０分以上加熱したときに、体積抵抗率５μΩ・ｃｍ以下の金属被覆を形成可能なものを用い、該金属微粒子分散ペーストを前記絶縁被覆層にダイス塗布した後、これを管状焼成炉で加熱焼成して前記シールド層を形成する極細同軸ケーブルの製造方法である。
【００１５】
前記絶縁被覆層がフッ素系樹脂からなり、該絶縁被覆層に塗布した前記金属微粒子分散ペーストを、前記フッ素系樹脂の融点よりも２０℃以上低い温度で焼成してもよい。
【００１６】
前記絶縁被覆層がフッ素系樹脂からなり、該絶縁被覆層に塗布した前記金属微粒子分散ペーストを、前記フッ素系樹脂の融点よりも１５℃以上２０℃未満低い温度で焼成し、かつ、その焼成時間を６０秒以下としてもよい。
【００１７】
前記絶縁被覆層がフッ素系樹脂からなり、該絶縁被覆層に塗布した前記金属微粒子分散ペーストを、前記フッ素系樹脂の融点よりも１５℃未満低い温度で焼成し、かつ、その焼成時間を３０秒以下としてもよい。
【００１８】
前記絶縁被覆層が、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）からなるとよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フッ素系樹脂からなる絶縁被覆層が変形することなく、膜厚が１０μｍ以下で体積抵抗率の低いシールド層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の極細同軸ケーブルの製造方法に用いるシールド層形成装置の概略図である。
【図２】本発明の極細同軸ケーブルの製造方法で作製する極細同軸ケーブルの横断面図である。
【図３】従来の極細同軸ケーブルの横断面図である。
【図４】絶縁被覆層が変形してシールド層を開裂したときのシールド層被覆線横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係る極細同軸ケーブルの製造方法で製造する極細同軸ケーブルについて説明する。
【００２３】
図２に示すように、極細同軸ケーブル２０は、中心導体２２の外周に、絶縁被覆層２３、シールド層２４，ジャケット層２５を順次形成してなる。
【００２４】
中心導体２２は、金属細線２１を複数本撚り合わせてなる。本実施形態では、中心導体２２として、外径φ１６μｍのＡｇめっきした銅からなる金属細線２１を７本撚り合わせたものを用いた。
【００２５】
絶縁被覆層２３は、中心導体２２の外周にフッ素系樹脂を押出すことにより形成される。本実施形態では、絶縁被覆層２３に用いるフッ素系樹脂として、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を用いた。以下、中心導体２２と絶縁被覆層２３をまとめて絶縁被覆線２６という。本実施形態では、絶縁被覆線２６の外径を約１２０μｍとした。
【００２６】
シールド層２４は、金属微粒子の焼結体からなり、金属微粒子分散ペーストを絶縁被覆線２６の表面に被覆・焼成することで形成される。シールド層２４の膜厚は、１０μｍ以下であり、例えば、７μｍである。以下、シールド層２４を形成した絶縁被覆線２６を、シールド層被覆線２７という。
【００２７】
ジャケット層２５は、シールド層２４の外周にフッ素系樹脂を押出すことにより形成される。ジャケット層２５は、例えば、ＰＦＡからなる。
【００２８】
次に、本実施形態に係る極細同軸ケーブルの製造方法に用いるシールド層形成装置について説明する。
【００２９】
図１に示すように、シールド層形成装置１は、中心導体２２の外周に絶縁被覆層２３を形成した絶縁被覆線２６を送出する送出機２と、送出機２からの絶縁被覆線２６に金属微粒子分散ペーストを塗布、被覆するダイス（金属微粒子塗布ダイス）３と、絶縁被覆線２６に被覆された金属微粒子分散ペーストを焼成し、シールド層２４を形成してシールド層被覆線２７とする管状焼成炉４と、シールド層被覆線２７を巻き取る巻取機５とを備える。
【００３０】
ダイス３には、金属微粒子分散ペーストが満たされ、金属微粒子分散ペーストを供給する図示しない供給手段が接続される。ダイス３のノズル内径は約２００μｍとした。
【００３１】
管状焼成炉４としては、その長手方向に複数のヒータ７を備え、所定距離ごとに温度を個別に設定可能なものを用いる。本実施形態では、管状焼成炉４として、長さ９ｍで１ｍ毎に温度を設定でき、かつ、管状焼成炉４の中心軸から１ｃｍ離れた位置の温度を、入口部から０．５ｍ〜８．５ｍまで１ｍ毎に９ヶ所測定可能な図示しない温度測定手段を備えたものを用いた。
【００３２】
ダイス３と管状焼成炉４との間には、断熱板６が設けられる。本実施形態では、ダイス３と管状焼成炉４との間隔は２０ｃｍとした。
【００３３】
次に、本実施形態に係る極細同軸ケーブルの製造方法を説明する。
【００３４】
本実施形態に係る極細同軸ケーブルの製造方法では、まず、中心導体２２の外周にフッ素系樹脂（ＰＦＡ）を押出被覆して絶縁被覆線２６を作製しておき、これを送出機２にセットする。
【００３５】
送出機２から絶縁被覆線２６を送出し、ダイス３を通して、絶縁被覆線２６の絶縁被覆層２３の外周に金属微粒子分散ペーストをダイス塗布する。
【００３６】
金属微粒子分散ペーストとしては、２４０℃以下の焼成温度で３０分以上加熱したときに、体積抵抗率５μΩ・ｃｍ以下の金属被覆を形成可能なものを用いる。本実施形態では、ガラス基板に塗布して焼成温度２４０℃で３０分間加熱すると、膜厚７μｍの金属被覆において体積抵抗率が５μΩ・ｃｍ以下になる金属微粒子分散ペーストを用いた。金属微粒子としては、平均粒径５ｎｍのＡｇナノ粒子を用い、１−デカノールにより希釈してペースト粘度を１Ｐａ・ｓに調整した。
【００３７】
その後、金属微粒子分散ペーストを被覆した絶縁被覆線２６を管状焼成炉４に導入し、管状焼成炉４にて加熱焼成する。これにより、金属微粒子分散ペーストに含まれる金属微粒子が焼結してシールド層２４が形成される。
【００３８】
本実施形態では、９ｍの管状焼成炉４のうち、入口側から１ｍを２００℃に設定し、以後４ｍまで温度を段階的に上昇させ、出口側の５ｍを温度一定の最高温度領域とした。この出口側５ｍの最高温度領域における温度を焼成温度といい、この領域を通過する時間を焼成時間という。
【００３９】
一例として、焼成温度を２９０℃、焼成時間を１５秒（ラインスピード２０ｍ／ｍｉｎ）とすると、Ａｇからなるシールド層２４の厚さは約７μｍで均一であり、その体積抵抗率は３．５μΩ・ｃｍであった。
【００４０】
管状焼成炉４にて焼成処理を行った後、これを巻取機５に巻き取る。その後、シールド層２４の外周に、ＰＦＡなどのフッ素系樹脂を押出被覆してジャケット層２５を形成すると、図２に示す極細同軸ケーブル２０が得られる。
【００４１】
ここで、焼成条件および金属微粒子分散ペーストの特性について検討する。
【００４２】
金属微粒子分散ペーストとして、表１に示す焼結温度の異なる３種類のＡｇナノ粒子分散ペーストＡ〜Ｃを用いてシールド層試作実験を行い、ＰＦＡからなる絶縁被覆層２３の変形、およびシールド層２４の電気抵抗を評価した。
【００４３】
ＰＦＡからなる絶縁被覆層２３の変形は、金属微粒子分散ペーストの焼成温度がＰＦＡの融点３１０℃付近になると発生し、極細同軸ケーブル２０の機械的強度や絶縁特性が低下してしまう。また、シールド層２４の電気抵抗は、極細同軸ケーブル２０のシールド特性を向上するためにできる限り低くすることが望まれる。ここでは、Ａｇからなるシールド層２４の体積抵抗率が５μΩ・ｃｍ未満となる焼成条件を検討した。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１に示すように、ペーストＡは、分散溶媒にデカンを使用しており、ガラス基板に塗布し、焼成温度２００℃で３０分加熱すると、膜厚７μｍのＡｇ被覆の体積抵抗率が４．４μΩ・ｃｍになる。一方、ペーストＢは、分散溶媒に１−デカノールを使用しており、２４０℃で３０分加熱すると、膜厚７μｍのＡｇ被覆の体積抵抗率が４．２μΩ・ｃｍになる。ペーストＣは、分散溶媒に１−デカノールを使用しているが、分散剤のＡｇナノ粒子からの脱離・分解温度がペーストＢに比べて高く、やや高温の２６０℃で３０分加熱すると膜厚７μｍのＡｇ被覆の体積抵抗率が４．８μΩ・ｃｍになる。
【００４６】
以上のペーストＡ〜Ｃを用い、焼成温度を２３０℃〜３２０℃、焼成時間を７５秒〜４．３秒（ラインスピード４ｍ／ｍｉｎ〜７０ｍ／ｍｉｎ）の範囲で変化させてシールド層試作実験をそれぞれ行った。なお、管状焼成炉４の炉長は９ｍで、前半４ｍの設定温度は２５０℃、最後の５ｍは設定した焼成温度で一定となるようにした。絶縁被覆層２３の変形の評価は、シールド層被覆線２７の断面観察（絶縁被覆層２３の変形有無）により行い、シールド層２４の電気抵抗の評価は、シールド層２４の体積抵抗率を測定することにより行った。
【００４７】
ペーストＡを用いたときの実験結果を表２、ペーストＢを用いたときの実験結果を表３、ペーストＣを用いたときの実験結果を表４にそれぞれ示す。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
【表３】
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【００５０】
【表４】
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【００５１】
表２〜４に示すように、いずれのペーストＡ〜Ｃにおいても、焼成温度が２９０℃以下であればＰＦＡからなる絶縁被覆層２３の変形は無かった。ところが、２９５℃では７５秒、３００℃では３０秒以上、３１０℃では１５秒以上加熱した場合に、絶縁被覆層２３の変形およびシールド層２４の開裂が確認された（図４参照）。
【００５２】
これは高温加熱されたＰＦＡが軟化・膨張したためと考えられる。焼成温度２９０℃でも軟化・膨張は起こるが、この温度ではＰＦＡの軟化・膨張が小さく、さらにＡｇナノ粒子分散ペーストの焼結が進行して硬膜化していたために、ＰＦＡからなる絶縁被覆層２３の変形を抑制することができたと考えられる。
【００５３】
以上の結果から、絶縁被覆線２６へのシールド層２４形成において、絶縁被覆層２３の変形を防止するためには、金属微粒子分散ペーストの焼成温度をＰＦＡの融点より２０℃以上低くすることが望ましく、ＰＦＡの融点と焼成温度の差が１５℃以上２０℃未満であるときは焼成時間を６０秒以下、ＰＦＡの融点と焼成温度の差が１５℃未満であるときは、焼成時間を３０秒以下に制限する必要がある。
【００５４】
一方、シールド層２４が未焼結であると、シールド層２４の体積抵抗率が高くなることが知られている。そこで、作製したシールド層被覆線２７のシールド層２４の体積抵抗率を測定し、体積抵抗率が５μΩ・ｃｍ以下であれば、十分に焼結していると判断して「○」、体積抵抗率が５μΩ・ｃｍを超える場合は「未焼結」とした。
【００５５】
表２〜４に示すように、焼成温度が低く、焼成時間が短い場合には、シールド層２４の体積抵抗率が５μΩ・ｃｍを超える未焼結被覆となった。また、表２〜４より、金属微粒子分散ペーストの焼成温度（焼結温度）が低いほど、低温かつ短時間で体積抵抗率が５μΩ・ｃｍ以下となる焼結したシールド層２４が得られることが分かる。
【００５６】
表２、３に示すように、ペーストＡ，Ｂでは、例えば、焼成温度２９０℃かつ焼成時間３０秒とすることで、絶縁被覆層２３の変形が無く、焼結したシールド層２４が形成できる。ところが、表４に示すように、分散剤のＡｇナノ粒子からの脱離・分解温度が高いペーストＣでは、適用可能な焼成条件が存在しない。つまり、ペーストＣを用いた場合、未焼結であるか、焼結しても絶縁被覆層２３が変形するかのいずれかの状態となってしまい、絶縁被覆層２３の変形が無く、焼結したシールド層２４が形成できる焼成条件は存在しない。
【００５７】
このことから、ＰＦＡからなる絶縁被覆層２３へのシールド層２４形成に用いる金属微粒子分散ペーストとしては、２４０℃以下で３０分焼成して体積抵抗率が５μΩ・ｃｍ以下になるものを用いることが望ましいといえる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る極細同軸ケーブルの製造方法では、金属微粒子分散ペーストとして、２４０℃以下の焼成温度で３０分以上加熱したときに、体積抵抗率５μΩ・ｃｍ以下の金属被覆を形成可能なものを用い、金属微粒子分散ペーストを絶縁被覆層２３にダイス塗布した後、これを管状焼成炉４で加熱焼成してシールド層２４を形成している。
【００５９】
これにより、フッ素系樹脂（ＰＦＡ）からなる絶縁被覆層２３の変形が無く、かつ、膜厚１０μｍ以下で、体積抵抗率の低い焼結したシールド層２４を形成することが可能となる。
【００６０】
また、従来方法のように、金属微粒子分散ペーストの金属微粒子に特殊な表面処理等を施す必要がないため、製造コストを抑制できる。
【００６１】
また、本実施形態では、金属微粒子分散ペーストの焼成条件を、フッ素系樹脂の融点よりも２０℃以上低い焼成温度とするか、あるいは、フッ素系樹脂の融点よりも１５℃以上２０℃未満低い焼成温度で、かつ、焼成時間を６０秒以下とするか、あるいは、フッ素系樹脂の融点よりも１５℃未満低い焼成温度で、かつ、その焼成時間を３０秒以下としている。
【００６２】
これにより、フッ素系樹脂（ＰＦＡ）からなる絶縁被覆層２３が熱膨張して変形しシールド層２４を開裂してしまうおそれがなくなる。
【００６３】
上記実施形態では、絶縁被覆線２６を水平方向に送出してシールド層２４を形成する横型のシールド層形成装置１を用いる場合を説明したが、絶縁被覆線２６を垂直方向に送出するよう縦型に構成したシールド層形成装置を用いるようにしてもよい。横型では、ラインスピードが低速であったり、金属微粒子分散ペーストの粘度が低いと、焼成前に液垂れが起きてシールド層２４断面の膜厚が不均一になる可能性があるが、縦型とすることによりこの問題を改善できる。
【００６４】
また、上記実施形態では、シールド層２４を１回の焼成で形成する場合を説明したが、シールド層２４を複数回に分けて多層被覆するようにしてもよい。１層当たりの被覆膜厚を薄くすることにより、焼成温度を低く、焼成時間を短くすることが可能となる。上記実施形態では、上述のように、２４０℃以下で３０分焼成して体積抵抗率が５μΩ・ｃｍ以下になる金属微粒子分散ペーストが適用可能であるが、シールド層２４を複数回に分けて多層被覆することにより、２４０℃を超える温度で焼結する金属微粒子分散ペーストも適用可能である。
【００６５】
さらに、上記実施形態では、金属微粒子として、Ａｇナノ粒子を用いたが、これに限定されず、導電性の高い金属を用いればよく、ＡｕやＣｕ、あるいはＡｇを含めた合金からなる金属微粒子を用いてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、絶縁被覆層２３を形成する製造ライン、シールド層２４を形成する製造ライン、ジャケット層２５を形成する製造ラインをそれぞれ別とする場合を説明したが、絶縁被覆層２３、シールド層２４、ジャケット層２５を全て同一の製造ラインで製造するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  シールド層形成装置
２  送出機
３  ダイス
４  管状焼成炉
５  巻取機
６  断熱板
７  ヒータ
２１  金属細線
２２  中心導体
２３  絶縁被覆層
２４  シールド層
２５  ジャケット層
２６  絶縁被覆線
２７  シールド層被覆線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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